[发明专利]一种适用于数字图像相关的位移场迭代平滑方法

说明书

技术领域

本发明属于数字图像处理领域，具体涉及一种适用于数字图像相关的位移场迭代平滑方法。

背景技术

数字图像相关，最早由Sutton et al.提出，是一种将物体表面随机分布的自然纹理或人工散斑场作为变形信息的载体，通过机器视觉技术获得结构表面在外载荷作用下的全场位移和应变信息的光学测量方法。由于DIC具有诸多优点，例如测量过程简单、测量结果准确性高、非接触、可获得全场数据等，近年来在实验力学领域获得了广泛应用。

DIC的基本原理非常简单，记录结构变形的序列图像，并在变形前后的图像子区中搜索最大化某种相关性准则，例如：零均值归一化交叉相关准则，来获取测量点的位移数据。为了提高位移场的计算精度，研究主要关注于通过改善DIC算法来输出高精度的亚像素位移。Lu et al.将高阶梯度引入形函数以实现对复杂变形的描述，从而改善DIC对复杂变形场的测量效果。Cofaru et al.提出用非规则散斑模式来修正DIC，并结合正则化方法来增加位移场的输出精度。Pan的研究表明：采用大小为5*5像素的高斯低通滤波器对散斑图像进行预处理，可有效地降低DIC输出的位移场误差。

在实验力学领域，相比单纯的位移场数据而言，应变场分布信息显得更有价值。尽管DIC技术经历了多年的发展，由于现实条件限制，DIC输出的位移场仍会存在各种偏差，有关DIC系统偏差的分析详见文献。由于计算应变场的所有信息都包含在位移数据当中，若直接利用这些包含噪声的位移数据来计算应变，误差将会被放大，以至于有效的应变场分布规律难以获取。正因如此，基于数据平滑或曲面拟合的后处理技术被用于消除位移场的噪声。然而，这些方法的缺陷是需要人工调整算法的参数。在实际测量过程中，由于没有足够的先验知识来指导参数调整，因而阻碍了其实际应用。

因此，需要一种新的适用于数字图像相关的位移场迭代平滑方法以解决上述问题。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术中适用于数字图像相关的位移场平滑方法的不足，提供一种适用于数字图像相关的位移场迭代平滑方法。

为实现上述发明目的，本发明适用于数字图像相关的位移场迭代平滑方法可采用如下技术方案：

一种适用于数字图像相关的位移场迭代平滑方法，包括以下步骤：

1)、测量出变形后的位移场数据dⁿ，其中位移场数据dⁿ由下式表示：dⁿ＝d+n；

其中，d为平滑后的位移场数据，n为位移场噪声；

2)、构建二次函数D(d,α)=α||d-dn||22+(1-α)||Cd||22]]>

其中，dⁿ为变形后的位移场数据，d为平滑后的位移场数据，n为位移场噪声，α为平滑参数，C为高阶算子；

求解二次函数的一阶偏导数，得到